eLTE-U免授權(quán)行業(yè)無線寬帶接入助力AGV搬運更高效

華為企業(yè)無線高級營銷經(jīng)理 寇超

截至目前，我國營業(yè)性倉庫面積已達(dá)10億平方米，但倉儲自動化程度還不到20%，很多倉儲貨物的搬運甚至還靠人工完成，效率低下、搬運出錯的問題時常發(fā)生。從這個角度，建立智能倉儲系統(tǒng)是大勢所趨。

作為智能倉儲系統(tǒng)的關(guān)鍵一環(huán)，從亞馬遜的Kiva倉儲AGV(Autonomous Guided Vehicle)開始，AGV逐步從重工業(yè)領(lǐng)域延伸到倉儲、制造以及醫(yī)療等更廣泛行業(yè)。以倉儲物流行業(yè)為例，根據(jù)《Mobile Robot Platforms, Shuttle Automated Storage and Retrieval Systems, Industrial Robotic Manipulators, and Gantry Robots: Global Market Analysis and Forecasts》預(yù)測，到2021年倉儲AGV出貨量可達(dá)62萬臺，市場規(guī)模達(dá)到224億美元。

目前，倉儲行業(yè)AGV系統(tǒng)普遍包含分揀或搬運AGV和 AGV調(diào)度系統(tǒng)兩部分，二者分工如下。

AGV：通過掃描二維碼、激光定位等方式確認(rèn)自身的位置，接收調(diào)度系統(tǒng)下發(fā)的指令，完成貨物的往復(fù)搬運和分揀。其中定位和避障等計算處理均在AGV本地完成。

AGV調(diào)度系統(tǒng)：根據(jù)AGV上報的位置和狀態(tài)信息完成AGV路徑規(guī)劃，并根據(jù)貨物堆放情況為每一臺AGV下達(dá)搬運指令，指引區(qū)域內(nèi)所有AGV互不干擾地工作。

AGV與調(diào)度系統(tǒng)間的基本信息交互過程如下。

◎AGV以百毫秒級為周期上報“心跳數(shù)據(jù)”給調(diào)度系統(tǒng)，該數(shù)據(jù)包含AGV位置、電量等信息。

◎ 調(diào)度系統(tǒng)根據(jù)接收到的信息對AGV路徑進(jìn)行規(guī)劃，并將調(diào)度指令通過“心跳數(shù)據(jù)”確認(rèn)信息下發(fā)給AGV，指引其行駛至目的地，并在AGV電量不足時指引其自動充電。

◎ 為防止故障導(dǎo)致AGV失聯(lián)，當(dāng)AGV超出設(shè)定的時間收不到調(diào)度指令時會自動停止，同時調(diào)度系統(tǒng)將AGV最后一次上報的位置信息一定范圍內(nèi)的路徑設(shè)置為不可用，并重新規(guī)劃其余所有AGV行駛路徑，防止一輛AGV故障導(dǎo)致AGV整體調(diào)度出現(xiàn)混亂。

目前，業(yè)界通常采用有線寬帶的無線延伸——WLAN讓AGV在移動的過程中與調(diào)度系統(tǒng)完成信息交互。然而，對于應(yīng)用場景中海量AGV，倉儲無線環(huán)境復(fù)雜等獨特之處，使WLAN技術(shù)在AGV大規(guī)模部署場景中面臨如下挑戰(zhàn)。

◎ 容量與性能間的取舍：WLAN的競爭接入機制等因素決定其在AGV大規(guī)模部署時整體性能會受到影響。一般而言，當(dāng)超過約30個終端同時工作時，系統(tǒng)的時延、帶寬等性能就會出現(xiàn)不同程度惡化，使各個AGV的通信時延增大導(dǎo)致其難以滿足AGV正常工作的需求。

◎覆蓋受限：通常WLAN在室內(nèi)覆蓋距離只有幾十米，如果考慮倉儲庫房金屬貨架及地板對信號造成的損耗，覆蓋范圍將進(jìn)一步縮小。對于大型倉儲庫房而言，用WLAN方案提供無線覆蓋意味著更加密集的AP節(jié)點，進(jìn)而導(dǎo)致更高的系統(tǒng)故障率和維護(hù)成本，設(shè)備故障導(dǎo)致的停產(chǎn)將直接影響整個AGV搬運效率。

遵循3GPP標(biāo)準(zhǔn)的LTE是已成熟應(yīng)用于世界各大運營商的無線通信技術(shù)，通過廣覆蓋、安全與可靠等特性為普通消費者提供高質(zhì)量的服務(wù)。然而，被認(rèn)為是非運營商企業(yè)難以企及的稀缺資源——專用頻譜，曾經(jīng)是阻礙LTE技術(shù)應(yīng)用于行業(yè)領(lǐng)域的最大障礙。

作為全球領(lǐng)先的ICT解決方案供應(yīng)商，華為開創(chuàng)性地將4.5G技術(shù)應(yīng)用于免授權(quán)頻譜，針對行業(yè)推出了eLTE-U工業(yè)無線寬帶接入解決方案，很好地滿足了倉儲AGV大規(guī)模部署面臨的無線通信挑戰(zhàn)。

◎ 高容量、低時延：單基站最大支持128臺AGV同時在線，通過干擾協(xié)調(diào)和消除機制保障多臺AGV同時運行時延低于20ms，完全滿足AGV與調(diào)度系統(tǒng)間頻繁的數(shù)據(jù)通信。

◎ 廣覆蓋：基于LTE先進(jìn)的調(diào)制方式，可以為終端提供更高的接收靈敏度，覆蓋范圍可達(dá)普通WLAN AP的2～3倍，基站數(shù)量相比WLAN AP可節(jié)省70%以上，大幅降低網(wǎng)絡(luò)部署及運維成本。

◎ 端到端適配：解決方案提供miniPCIe無線模組，可內(nèi)置于各類AGV，通過調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)的AT指令集即可實現(xiàn)AGV與eLTE-U網(wǎng)絡(luò)的無縫連接。

事實上，不止在倉儲行業(yè)，華為eLTE-U解決方案在港口、智能制造等AGV場景也都得到應(yīng)用。以上海洋山港四期自動化碼頭為例，通過綜合分析AGV工業(yè)控制指標(biāo)、碼頭工藝要求以及復(fù)雜電磁環(huán)境等，振華港機最終選擇eLTE-U作為港口AGV無線承載系統(tǒng)，使高峰作業(yè)時60臺AGV同時穩(wěn)定接入，助力實現(xiàn)集裝箱搬運效率最大化。

同時，華為eLTE-U解決方案還可勝任例如無線視頻監(jiān)控、無線生產(chǎn)數(shù)據(jù)回傳等各類對廣覆蓋、移動性、低時延、高容量有需求的應(yīng)用場景。伴隨著行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的深入，解決方案已在公共安全、電力、交通、能源、制造等領(lǐng)域得到實踐，并將在更多行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。